趙 英

(東莞市天盛特種紙集團(tuán)有限公司工程技術(shù)研發(fā)中心，廣東東莞，523932)

紙張涂布如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接紙

趙 英

(東莞市天盛特種紙集團(tuán)有限公司工程技術(shù)研發(fā)中心，廣東東莞，523932)

通過控制好收、放卷的自動(dòng)搭接，壓光機(jī)的自動(dòng)分、合輥，各加工區(qū)間張力適當(dāng)3個(gè)主要環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了紙張涂布過程的自動(dòng)接紙，提高了生產(chǎn)效率。

涂布;張力控制;自動(dòng)接線

1 自動(dòng)搭接

本文所述紙張涂布過程的自動(dòng)接紙 (搭接)雖然以無碳復(fù)寫紙生產(chǎn)設(shè)備為例，但其他紙張的涂布過程收、放卷的自動(dòng)搭接方式與無碳復(fù)寫紙的涂布相比較基本大同小異。實(shí)現(xiàn)紙張涂布過程中的自動(dòng)接紙不僅可以提高生產(chǎn)效率、減少能源浪費(fèi)、節(jié)約生產(chǎn)成本，而且還能減輕操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高產(chǎn)品品質(zhì)等。自動(dòng)搭接由放卷搭接和收卷搭接兩部分構(gòu)成。

1.1 自動(dòng)放卷搭接

自動(dòng)放卷架是由一個(gè)旋轉(zhuǎn)臂和減速機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)一周約需1．5 min。在旋轉(zhuǎn)臂的兩端分別配有動(dòng)力傳動(dòng)雙工位結(jié)構(gòu)的A、B無軸退、卡紙架。

自動(dòng)放卷搭接是指一個(gè)紙卷涂布完成時(shí)，另一個(gè)紙卷迅速搭接上;生產(chǎn)過程中不停機(jī)、不減速，周而復(fù)始不停地涂布。非特殊情況，一般無需停機(jī)。

自動(dòng)放卷的原理是:預(yù)先在B紙卷上粘好雙面膠帶，當(dāng)A紙卷即將涂完時(shí)，旋轉(zhuǎn)臂將B紙卷旋轉(zhuǎn)到合適的位置開始預(yù)加速;當(dāng)旋轉(zhuǎn)到線速度和A紙卷的線速度接近時(shí)，斷紙刀在氣缸的推動(dòng)下，A紙卷尾部的紙幅在氣缸的作用下不斷地上移;當(dāng)移到B紙卷并與其上面的雙面膠粘上的瞬間，斷紙刀迅速將A紙卷的尾部紙幅切斷，B紙卷的紙頭被粘上并開始新的涂布，B紙卷預(yù)加速停止，進(jìn)入正常的運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)卸下A紙卷上的紙芯管，裝卡一卷新的紙卷，然后又重復(fù)新的涂布操作。圖1所示為400 m/min的自動(dòng)放卷搭接裝置圖。

1.2 自動(dòng)收卷搭接

自動(dòng)收卷搭接與自動(dòng)放卷搭接基本類似，也分A、B收紙卷。所不同的是:收卷部A、B兩部分裝卡的是鋼管，電機(jī)不像放卷那樣在放卷的過程中一直處于被拖動(dòng)狀態(tài)，而始終是主動(dòng)旋轉(zhuǎn)。A紙卷在收卷的過程中，裝在B紙卷的收卷鋼管上粘有雙面膠帶。A紙卷即將完成一卷紙的收卷時(shí)，卡有鋼管的B紙卷開始預(yù)加速，當(dāng)線速度和A紙卷線速度一致時(shí)切斷A紙卷尾部紙幅，此時(shí)B紙卷的接頭被粘在A紙卷尾部的紙幅上并開始收卷;卸下A紙卷并裝卡上一條新的鋼管然后重復(fù)上述過程，完成連續(xù)自動(dòng)接紙。另外，粘在放卷B紙卷、收卷A紙卷鋼管上的雙面膠要整齊、平整，否則在搭接的過程中容易將紙幅拉斷。

圖1 自動(dòng)搭接放卷設(shè)備

2 壓光機(jī)自動(dòng)分、合輥

2.1 普通壓光機(jī)存在的弊端及解決方法

自動(dòng)搭接雖然能解決收、放卷的搭接問題，但是由于紙幅的接頭是靠雙面膠完成搭接的，因此有接頭的部分若通過壓光機(jī)就比較困難;因?yàn)橛薪宇^的紙幅在經(jīng)過壓光機(jī)時(shí)，由于壓光機(jī)對(duì)接頭的碾壓很容易造成有接頭的紙幅粘在壓光輥上，并引發(fā)斷紙。這也是長期困擾自動(dòng)接紙的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。若有一種壓光機(jī)在接頭經(jīng)過時(shí)，加壓輥與被加壓輥?zhàn)詣?dòng)分離，待紙接頭通過兩輥的間隙后再合輥并繼續(xù)加壓，紙幅經(jīng)過壓光機(jī)的斷紙及膠帶粘輥問題就可以迎刃而解了。

由筆者所在的團(tuán)隊(duì)經(jīng)過深入的研究，研發(fā)出一種全新壓光機(jī)，該機(jī)無論是整機(jī)結(jié)構(gòu)還是控制部分都是最新的研究成果。該機(jī)具有自動(dòng)分、合輥特性，已申報(bào)發(fā)明專利。

2.2 新型壓光機(jī)的構(gòu)成及控制

(1)該機(jī)的上下兩輥均由合金鍛造而成，主要目的是增強(qiáng)其尺寸穩(wěn)定性、韌性、耐磨性，經(jīng)過熱處理及數(shù)控磨床精磨后表面硬度可達(dá)60HRC(洛氏硬度)左右。架體采用A3鋼板焊接成形后整體回火處理，消除內(nèi)應(yīng)力，防止變形。

(2)壓光機(jī)上、下兩輥均配有22 kW直流電機(jī)傳動(dòng)，其目的主要是防止分輥后其中一個(gè)不帶動(dòng)力的輥線速度會(huì)減慢，這樣兩輥合輥時(shí)線速度就會(huì)一致，不會(huì)導(dǎo)致輥面摩擦引起斷紙。因?yàn)閮奢伨溆歇?dú)立的動(dòng)力傳動(dòng)，即使分輥后再合輥，兩輥均能保持同一線速度運(yùn)行，對(duì)紙幅壓光不會(huì)產(chǎn)生任何影響。

(3)電器控制部分采用西門子直流控制器、壓光機(jī)單機(jī)可編程邏輯控制器 (PLC)與油壓系統(tǒng)及整條生產(chǎn)線PLC相結(jié)合的控制技術(shù)。

因自動(dòng)分輥壓光機(jī)的控制在位移、分輥同步方面要求很精確，直流控制在微調(diào)、精調(diào)控制方面要優(yōu)于交流變頻控制。另外，直流控制在車速處于低速狀態(tài)下對(duì)壓光控制也比交流變頻控制更容易實(shí)現(xiàn)。

(4)兩輥通過西門子觸摸屏可獨(dú)立加壓、調(diào)整兩端升降速度。

2.3 自動(dòng)分、合輥的原理

以車速400 m/min、斷紙刀距離壓光機(jī)30 m為例，當(dāng)放卷部搭接完成的一瞬間，由斷紙刀斷紙時(shí)，發(fā)出壓光底輥?zhàn)詣?dòng)分離信號(hào)。紙幅從斷紙刀斷紙動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過PLC到壓光機(jī)需要4．5 s。在4．5 s內(nèi)經(jīng)PLC處理后自動(dòng)發(fā)出油壓系統(tǒng)卸載信號(hào)，油壓系統(tǒng)接到PLC給出的信號(hào)通過電磁溢流閥卸油壓系統(tǒng)載荷，卸載后底輥同上輥迅速分離2～3 mm的間隙讓有接頭的紙幅通過;待接頭通過后，油壓系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)加壓合輥。從而完成對(duì)紙幅連續(xù)加壓過程。雖然壓光機(jī)的自動(dòng)分、合輥后會(huì)造成約10 m紙幅不能壓光，但這部分都發(fā)生在收卷的紙頭及紙尾，不會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響，也不會(huì)造成紙幅的浪費(fèi)。自動(dòng)分、合輥式壓光機(jī)見圖2所示。

圖2 自動(dòng)分、合輥底部加壓壓光機(jī)簡圖

3 各加工區(qū)間的張力分段控制

雖然自動(dòng)接紙需要有自動(dòng)收、放卷搭接，自動(dòng)分輥式壓光機(jī)，但是各個(gè)加工段的張力若控制得不好，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搭接并連續(xù)涂布還是有一定難度的。這是因?yàn)楦鱾€(gè)區(qū)間段的張力在整飾階段有差異，因此涂布紙不能采用統(tǒng)一的張力控制，否則會(huì)造成涂布紙起皺、死紋、斷紙，降低自動(dòng)接紙的效率。

3.1 烘箱區(qū)間段的張力控制

紙張經(jīng)涂布被涂料潤濕后其抗張強(qiáng)度會(huì)降低，因此采用的張力同其他部分相比較要低一些，并且進(jìn)出口兩端須采用張力分段輥將這段紙幅分隔開來，使得烘箱內(nèi)的這段紙幅單獨(dú)形成一段張力控制。否則，在烘干的過程中，紙幅在烘箱內(nèi)容易起皺或被拉斷。以涂幅寬1720 mm、定量42 g/m2的紙幅為例，則烘箱區(qū)間段的張力一般滿幅為245 N左右。

3.2 出烘箱后到燙平區(qū)間段的張力控制

紙幅出烘箱后為了防止其翹曲，加了一臺(tái)防止翹曲的背涂水機(jī)。因背涂水機(jī)涂到紙幅的水膜比較薄，一般在10 μm左右，其紙幅的含水量要比紙幅在烘箱內(nèi)低，因此張力控制要比在烘箱內(nèi)的張力控制略高，一般設(shè)定滿幅為265～275 N。

3.3 燙平至壓光區(qū)間段的張力控制

紙幅從燙平缸出來到壓光機(jī)這段區(qū)間因經(jīng)烘干后紙幅抗張力基本恢復(fù)原值，因此不能采用與烘箱烘干同等的張力，要高于紙幅在烘箱段的張力。若烘箱區(qū)間段的張力滿幅為245 N，則燙平至壓光區(qū)間段的張力要提高到滿幅294 N左右。當(dāng)然這只是一個(gè)參考值，不是一個(gè)張力控制的絕對(duì)值，具體操作時(shí)要根據(jù)紙張及紙種的差異、松緊、起皺等狀況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整;否則，紙幅不是過松就是過緊，過松會(huì)導(dǎo)致收卷松緊不一，過緊就會(huì)造成紙幅起皺、斷紙。

3.4 放、收卷恒張力控制

現(xiàn)以放卷為例，當(dāng)卷筒直徑變化時(shí)，為了使紙幅的表面張力保持不變，必須保證紙卷轉(zhuǎn)速與卷徑成反比且轉(zhuǎn)矩的變化與卷徑成正比。這樣得到的紙卷松緊才能保持一致。關(guān)于恒張力控制有多種控制方案可選，一般采用中心卷曲原理較好，其原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的變化與卷材卷徑成正比來實(shí)現(xiàn)恒張力控制。優(yōu)點(diǎn)是:不需要磁粉制動(dòng)器或氣動(dòng)剎車器，直接采用直流調(diào)速器控制直流電機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)恒張力控制。也可通過張力傳感器檢測(cè)張力傳給PLC，然后通過觸摸屏控制張力的大小。這種控制具有獨(dú)特的內(nèi)置卷徑計(jì)算功能，卷徑輸出可視，以及靜態(tài)補(bǔ)償及加速補(bǔ)償?shù)忍攸c(diǎn)。

以上提供的數(shù)據(jù)是筆者根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐中作為張力分段控制調(diào)整時(shí)的參考數(shù)值，具體操作要根據(jù)實(shí)際情況做出相應(yīng)的調(diào)整。對(duì)于常用規(guī)格的紙幅，一旦張力設(shè)定好，一般情況就無需再調(diào)整。

4 結(jié)論

4.1 成功實(shí)現(xiàn)紙張涂布過程自動(dòng)搭接的關(guān)鍵是控制好自動(dòng)放卷、收卷，A、B紙卷的搭接線速度基本同步;此外，自動(dòng)放卷的B紙卷及自動(dòng)收卷B紙卷鋼管上粘的雙面膠帶粘結(jié)得是否平整，也會(huì)對(duì)搭接是否成功產(chǎn)生重要影響。

4.2 對(duì)于壓光的紙幅，在紙幅接頭經(jīng)過時(shí)具有自動(dòng)分輥功能。

4.3 涂布紙各個(gè)加工整飾區(qū)間的張力控制對(duì)自動(dòng)搭接后連續(xù)涂布產(chǎn)生影響;為了防止紙卷松緊不一，收卷、放卷必須采用恒張力控制。

［1］ 張毅佳，張 文，王 澍．多功能涂布機(jī)的研制［J］．中國造紙，2012，31(5):36．

［2］ 劉述芳．液壓識(shí)圖速成與技法［M］．南京:江蘇科學(xué)出版社，2009．

［3］ 張美云，陳均志．紙加工原理與技術(shù)［M］．北京:中國輕工業(yè)出版社 1998．4

［4］ 鐘益聯(lián)．紙機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)［J］．中國造紙，2009，28(8):77．

［5］ 郭艷萍．復(fù)卷機(jī)負(fù)荷分配控制策略的分析與實(shí)現(xiàn)［J］．中國造紙，2009，28(12):53．

［6］ 李路海，譚紹勐．涂布復(fù)合技術(shù)［M］．北京:印刷工業(yè)出版社，2011． CPP

How to Realize Automatic Splicing in Coated Paper Production

ZHAO Ying
(The Center of Engineering Technology and Research Development of Dongguan Tiansheng Special Paper Products Group Co．，Ltd．，Dongguan，Guangdong Province，523932)

Three important operations must be well controlled in order to realize automatic splicing in coated paper production，they are automatic splicing in winding and de-winding，automatic separating and joining of the rolls of the calender，the tension control of the different process areas of the coating line．

coating;tension control;automatic splicing

TS758+．1

A

0254-508X(2012)11-0071-03

趙 英先生，工程師;長期從事無碳復(fù)寫紙生產(chǎn)設(shè)備管理工作。

(E-mail:dgzhaoying 163@163．com)

2012-07-17(修改稿)

(責(zé)任編輯:郭彩云)